考場仿真卷08-2021年高考物理模擬考場仿真演練卷(課標全國卷)（解析版）

絕密★啟用前

2021年高考物理模擬考場仿真演練卷

第八模擬

一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個選項符合題目要求。

1.根據(jù)所學(xué)的物理知識，下列說法正確的是（）

A.p衰變的本質(zhì)是原子核外電子掙脫原子核的束縛形成的高速電子流

B.在核反應(yīng)方程：He+^Nf[N+X中，X是正電子

C.鈾核（92238U）衰變?yōu)殂U核（822°叩1））的過程中，要經(jīng)適8次a衰變和6次P衰變

D.f2^Th+X是重核裂變，X是a粒子

【答案】C

【解析】A.0衰變釋放的電子來自原子核，不是核外電子，選項A錯誤；

B.根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，：He+^Nf[N+X中，X是質(zhì)子，選項B錯誤；

C.丁U衰變?yōu)辄SPb,根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知，發(fā)生8次a衰變，根據(jù)電荷數(shù)守恒可知92-82=2x8-xxl可得

發(fā)生6次B衰變，選項c正確：

D.根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知，X為a粒子，該反應(yīng)為a衰變，選項D錯誤。

故選C。

2.如圖為車牌自動識別系統(tǒng)的直桿道閘，離地面高為1m的細直桿可繞。在豎直面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動。汽車從自

動識別線出?處到達直桿處的時間為3.3s,自動識別系統(tǒng)的反應(yīng)時間為0.3s；汽車可看成高L6m的長方體,

其左側(cè)面底邊在直線上，且。到汽車左側(cè)面的距離為0.6m,要使汽車安全通過道閘，直桿轉(zhuǎn)動的角速

度至少為（）

71.,n371,,八冗、，_71

A.—rad/sB.—rad/sC.—rad/sD.—rad/s

44612

【答窠】D

【解析】由題意可知，在3.3s-0.3s=3.0s的時間內(nèi)，橫桿的距離0點0.6m的點至少要抬高1.6m-1.0m=0.6m,

7T

即橫桿至少轉(zhuǎn)過二，則角速度

4

On..

co=—=——rad/s

t12

故選D。

3.如國所示，清洗樓房玻璃的工人常用根繩索將自己懸在空中，工人及其裝備的總重量為80kg,懸繩與豎

直墻壁的夾角為30。，懸繩對工人的拉力大小為FT,墻壁對工人的彈力大小為尸N,不計工人與墻壁之間的

摩擦，重力加速度g取lOm/s?。則（

160Q0

A.FT=1600NB.F.=^^

r4C.F=800ND.F=1000X/3N

T3NN

【答案】B

【解析】分析工人受力：工人受到重力G、支持力尸N和拉力FT

fl耳

/油

li

■

mg

懸繩與豎直墻壁的夾角為

a=3O°

根據(jù)共點力平衡條件，有水平方向

耳sina=為

豎直方向

Ercosa=G

解得

，二理N&=Giana=^^N

cosa33

故選B。

4.如圖所示，一根細線繞過光滑斜面上的定滑輪，細線與斜面平行，其兩端分別連接物塊A、B。物塊B

通過細線連接物塊C,輕彈簧上端與A相連，下端固定于擋板上。已知三個物塊的質(zhì)量均為“，斜面傾角

為30。，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g。下列說法正確的是（）

A.剪斷B、C間細線的瞬間，A、B間細線上的彈力大小為坐

B.剪斷B、C間細線的瞬間，B的加速度大小為g

C.剪斷A、B間細線的瞬間，A的加速度大小為g

D.剪斷A、B間細線的瞬間，B、C間細線上的彈力大小為mg

【答案】A

【解析】B.開始由平衡條件可得

F+mgsin30'=2mg

剪斷B、C間細線的瞬間，彈簧的彈力保持不變，AB一起運動，則有

F+mgsin30-mg=2ma]

聯(lián)立解得

'2

所以剪斷B、C間細線的瞬間，B的加速度大小為與，則B錯誤；

2

A.對C分析有

T-mg=，叫

解得

,3

T=~m8

所以A正確；

C.剪斷A、B間細線的瞬間，彈簧的彈力保持不變，有

F+mgsin30=ma2

解得

&=2g

所以C錯誤;

D.剪斷A、B間細線的瞬間，BC一起運動向下做自由落體運動，則B、C間細線上的彈力大小為0,所以

D錯誤;

故選Ao

5.內(nèi)壁光滑的圓環(huán)管道固定于水平面上，圖為水平面的俯視圖。O為圓環(huán)圓心，直徑略小于管道內(nèi)徑的甲、

乙兩個等大的小球（均可視為質(zhì)點）分別靜置于尸、。處，POLOQ,甲、乙兩球質(zhì)量分別為機、km。現(xiàn)給

甲球一瞬時沖量，使甲球沿圖示方向運動，甲、乙兩球發(fā)生彈性碰撞，碰撞時間不計，碰后甲球立即向左

運動，甲球剛返回到P處時，恰好與乙球再次發(fā)生碰撞，則（）

A.k=-B.k=—D.k=5

23

【答案】B

【解析】設(shè)甲球初速度為W，初始時兩球間的弧長為/,則管道長為4/,設(shè)碰撞后甲、乙小球速度大小分別

為也、V2,兩球發(fā)生彈性碰撞，由動量守，亙定律得

/nv0=kmv2-mv1

由機械能守恒得

222

由于再次碰撞，則有

31=v2t

聯(lián)立方程，解得

故選B。

6.征途漫漫，星河璀璨，2021年2月10日，“天問一號”成功被火星捕獲，進入環(huán)火星軌道。探測器被火

星俘獲后經(jīng)過多次變軌才能在火星表而著陸。若探測器在半徑為r的軌道1上繞火星做圓周運動，動能為

反變軌到軌道2上做圓周運動后，動能增加了△￡：，則軌道2的半徑為（）

E八E+AE?居

A.--k~~rB.-~~rC.—4------rD.—

Ek+bEEk+AE\EAE

【答案】A

【解析】根據(jù)牛頓第二定律得

由此可知，軌道半徑與動能成反比，則有

r

Ek+\E

故選A。

7.采用一穩(wěn)壓交流電源給如圖所示電路供電，飛、與、氏3是三個完全相同的定值電阻，理想變壓器的匝數(shù)

比為2：1,開關(guān)斷開時電路消耗的總功率為尸，則開關(guān)閉合時電路消耗的總功率為（)

A.P

【答案】C

【解析】設(shè)三個完全相同的定值電阻的限值為R,電源輸出電壓為U,開關(guān)斷開時，根據(jù)等效電路可得，電

路的總電阻

!=R+也）2R=5R

電路消耗的總功率

演5R

開關(guān)閉合時，根據(jù)等效電路可得，電路的總電阻

伍=/?+（叢）2?區(qū)=3尺

〃22

電路消耗的總功率

eu2U25P

r=--=--=--

&3R3

故選C。

8.如圖所示，金屬框Med置于水平絕緣平臺上，必和de邊平行，和從邊垂直，ab、de足夠長，整個金

屬框電阻可忽略。一根具有一定電阻的導(dǎo)體棒MN置于金屬框上，用水平恒刀尸向右拉動金屬框，運動過

程中，裝置始終處于豎直向下的勻強磁場中，MN與金屬框保持良好接觸，且與be邊保持平行，不計一切

摩擦,則（）

A.金屬框的速度逐漸增大，最終趨于恒定

B.金屬框的加速度逐漸減小，最終為零

C.導(dǎo)體棒所受安培力逐漸增大，最終趨于恒定

D.導(dǎo)體棒到金屬框屁邊的距離逐漸增大，最終趨于恒定

【答窠】C

【解析】初始時刻，金屬框的加速度最大，隨著金屬框速度的增加，感應(yīng)電動勢逐漸增加，回路電流之間

增加，MN所受安培力逐漸增加，根據(jù)牛頓第二定律，對金屬框

F-BIL=Ma]

對導(dǎo)體棒

BIL=tna2

因此金屬框加速度逐漸減小，導(dǎo)體棒加速度逐漸增加，最終兩者加速度相同，速度差恒定。

故選Co

二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得

4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。

9.2020年6月23日，我國第55顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功發(fā)射，標志著北斗三號全球系統(tǒng)星座的部署已經(jīng)全面

完成。該衛(wèi)星為地球同步軌道衛(wèi)星。已知同步衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運動的周期為丁、軌道半徑為小

地球半徑為R,引力常量為G,下列說法正確的是（）

A.地球的質(zhì)量為把?

GT2

B.地球的平均密度為衛(wèi)7

GT2

C.靜止在赤道表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度為當

T

47r2r

D.同步衛(wèi)星的加速度為空」

T2

【答案】CD

【解析】A.設(shè)地球的質(zhì)量為衛(wèi)星的質(zhì)量為陽，根據(jù)萬有引力提供向心力可得

GMm4/

解得

_4^V

M

-GT2

故A錯誤；

4

B.地球的體積丫=一乃N,根據(jù)密度計算公式可得地球的密度為

3

M3+

P-----=-----------

VGT2R3

故B錯誤;

C.靜止在赤道表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度為

2兀R

v=cor=-------

T

故C對;

D.同步衛(wèi)星的向心加速度大小為

4萬1

a=rco1

T2

故D正確。

故選CD。

10.如圖所示為某超市的自動卸貨裝置示意圖，在運輸車和轉(zhuǎn)運車之間搭建了一個長為L=3.2m的運輸帶,

傾角為a=37。，且自電機的帶動下以恒定的速度y=2m/s逆時針轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)將質(zhì)量為M=50kg的包裝箱由

運輸帶的頂端。無初速度釋放，經(jīng)過一段時間包裝箱運動到運輸帶的底端Q。已知包裝箱與運輸帶之間的

動摩擦因數(shù)為4=0.5,重力加速度為g=10m/s2,sin370=0.6,cos37°=0.8o則下列說法正確的是

()

A.包裝箱在運輸帶上運動的時間為1.2s

B.整個過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量為200J

C.在整個過程中摩擦力對包裝箱做的功為-560J

D.包裝箱在運輸帶上留下的劃痕長度為1.2m

【答案】AC

【解析】A.包裝箱在運輸帶，先做勻加速直線運動，設(shè)加速度為4,對包裝箱受力分析，則

Mgsin8+juMgcos6=M/

解得

Mgsin0+juMgcos02

%==gsinO+'gcos^=10m/s

M

加速到運輸帶共速所用的時間

v2cc

t.=——=—s=0.2s

'a}10

此時包裝箱運動的距離

v

A=-r,=0.2m

因為

Mgsin0>/iMgcos3

可知共速后包裝箱將繼續(xù)加速下滑,設(shè)此后的加速度為〃2,則

Mgsin0一從Mgcos0=Ma?

解得

Mgsin9-uMgcos0

gsin夕一figcos0=2m/s2

M

根據(jù)

解得

t-,=Is

則包裝箱從P點運動到。點所用時間為

/=/)+=1.2s

故A正確;

B.包裝箱在與運輸帶共速前的加速階段相對運輸帶的位移

A』=v/j-I=0.2m

包裝箱在后半段加速階段相對運輸帶的位移

AV2=L-s1-vt2=Im

則從P到。的過程中，因摩擦產(chǎn)生的熱量為

Q=yMgcos37。（A*+Av2）=240J

故B錯誤；

C.包裝箱從戶點運動到。點的過程中，運輸帶對包裝箱做的功為

W=4Mgcos37°51-pMgcos37。（L-耳）=-560J

即在整個過程中摩擦力對包裝箱做的功為-560J,故C正確；

D.由于共速前運輸帶比包裝箱運動得快，則包裝箱相對運輸帶向上運動，留下劃痕的長度為0.2m，共速

后包裝箱比運輸帶運動得快，則包裝箱相對運輸帶向下運動，留下劃痕的長度為1m，由以上分析可知整個

過程中包裝箱在運輸帶上留下的劃痕長度為1m，故D錯誤；

故選ACo

H.某空間內(nèi)有高度為從寬度足夠大、方向水平向左的勻強電場，當在該空間內(nèi)建立如圖所示的坐標系，

從x軸上的P點沿），軸正方向連續(xù)射入相同的帶電粒子（粒子重力不計），由于粒子的入射速度u不同，有的

粒子將在電場中直接通過），軸，有的將穿出電場后再通過y軸，設(shè)粒子通過y軸時，離坐標原點的距離為伍

從P到y(tǒng)軸所需的時間為則（）

A.由題中條件不能判斷出粒子的帶電性質(zhì)

B.對于〃3/的粒子，力不同，但時間，相同

C.對于的粒子，〃不同，在時間，內(nèi)，電場力對粒子做的功不相等

D.不同力對應(yīng)的粒子進入電場時的速度u可能相同

【答案】BC

【解析】A.粒子受到的電場力向左，可知粒子帶正電，A錯誤；

B.對于〃。的粒子，一直在電場中運動，然后通過y軸，水平方向的加速度相同，水平方向的位移相同，

則運動時間相同，B正確；

C.對于%>4的粒子，先在電場中向左偏藥，然后從電場上邊界離開電場，做直線運動到達y軸上，〃不同

時，從電場上邊界射出的位置不同，在電場中沿電場線方向的位移不同，則電場力對粒子做的功不相等，C

正確：

D.對于/?￡/的粒子，水平分位移x相等，由后!〃/2可知，運動時間/相等，而豎直分位移力=W，則〃

越大的粒子，進入電場時的速率-也越大；對于小M的粒子，穿過電場時豎直分位移），相等，人越大，則沿

著電場力方向偏轉(zhuǎn)的位移x越小，由尸可知，在電場中的運動時間玷越短，由產(chǎn)Wo,可知，進入電

場時速度u越大，D錯誤。

故選BC。

12.2021年2月10日，“天問一號”火星探測器由地火轉(zhuǎn)移階段進入火星俘獲階段后，將環(huán)繞火星飛行三個

月，反復(fù)對首選著陸區(qū)進行預(yù)先探測?！疤靻栆惶枴杯h(huán)繞器攜帶磁強計等探測儀器。目前有一種磁強計，用于

測定磁場的磁感應(yīng)強度，原理如圖所示。電路有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬。、高b的長方形，放在沿

y軸正方向的勻強磁場中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為/的電流。已知金屬導(dǎo)體單位長度中的自由電

子數(shù)為〃，電子電荷量為巴金屬導(dǎo)電過程中，自由電子所做的定向移動可視為勻速運動。兩電極M、N均

與金屬導(dǎo)體的前后兩側(cè)接觸，用電壓表測出金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面間的電勢差為U。則關(guān)于磁感應(yīng)強度的

大小和電極M、N的正負說法正確的是（）

A.M為正、N為負B.M為負、N為正

C.磁感應(yīng)強度的大小為也D.磁感應(yīng)強度的大小為絲符

al

【答案】BC

【解析】AB.由左手定則可知，金屬中的自由電子受洛倫茲力方向指向極板“，則電子偏向極板，即M為

負、N為正，選項A錯誤，B正確;

CD.當達到平衡時

=evB

,MvAr?ne

I=——=--------=nve

ArA/

聯(lián)立解得

B厘

al

選項C正確，D錯誤。

故選BCo

三、非選擇題：共62分，第9?12題為必考題，每個試題考生都必須作答。第13?16題為選考題，考生

根據(jù)要求作答。

（一）必考題：共47分。

13.做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，圖甲是教科書中的實驗方案。

（1）兩組同學(xué)用圖甲裝置研究加速度。與力尸的關(guān)系，在未平衡摩擦力的情況下分別得到圖乙中兩條直線,

發(fā)現(xiàn)可由該圖線求得木塊與木板間的動摩擦因數(shù)。設(shè)兩組所用木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為"A、

由圖乙可知，"A（選填"大于”、“小于”或“等于

（2）某組同學(xué)在實驗中獲得一條紙帶，各計數(shù)點分布情況如圖丙所示，圖中計數(shù)點。、b、c、d、e、/間均有

四個點未畫出。已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz,則由該紙帶求得實驗中木塊的加速度大小是

斫m/s2（保留兩位有效數(shù)字），

打點計時器

abedef

他11|1叩II血型l|l叩曲1叩1|1響l|l叩ll|師11州|1111|11中II

29303132333435363738cm

圖丙圖丁

(3)若用圖丁所示的實驗方案研究加速度。與力尸的關(guān)系。其主要操作步驟如下：

①掛上托盤和祛碼，改變木板的傾角，使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；

②取下托盤和祛碼，測出其總質(zhì)量〃?，讓小車沿木板下滑，測出加速度。；

③改變祛碼質(zhì)量和木板傾角，重復(fù)①②多次測量，通過作圖可得到尸的關(guān)系。請對比以上兩種方案，說

出圖丁方案的優(yōu)點是。

【答案】大于0.10)無系統(tǒng)誤差

【解析】當沒有平衡摩擦力時有

F-f=nui

故

即圖線斜率為,，縱軸截距的大小為〃g。

觀察圖線可知"A大于"B。

m

(2)⑵由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔

T=0.1s

運用逐差法得加速度的大小

x,+x-x-x38.1-34.2-(34.2-30.7)

a=4——12=-----------z-------cm/s2=1Ocm/s2=0.1Om/s2

4T24x(O.l)2

(3)[3]圖丁方案中設(shè)斜面傾斜角為a,小車質(zhì)量M,托盤祛碼質(zhì)量相，勻速直線運動時有

Mgsina=f+mg

取下托盤和祛碼，有

Mgsina-f=Ma

即

mg=Ma

該方案不需要滿足測量更精確。所以對比兩種方案，圖丁方案的優(yōu)點是無系統(tǒng)誤差。

14.某實驗小組制作了一個水果電池，他們想通過實驗研究該電池的電動勢和內(nèi)阻。用多用電表粗測后，

了解到該電池的電動勢均為IV,內(nèi)阻很大。為更準確地測定該電池的電動勢和內(nèi)阻，根據(jù)以下提供的器材

重新設(shè)計實驗測定電動勢和內(nèi)阻。

A.水果電池氏電動勢約為IV；

B,電壓表V1：量程IV,內(nèi)阻Rv=3kC；

C.電壓表V2：量程3V,內(nèi)阻足約9kQ；

D.電阻箱Ri：最大阻值9999C；

E.電阻箱&：最大阻值99.99C；

F.開關(guān)S,導(dǎo)線若干。

（1）為使測量更精確，要求電表讀數(shù)超過：滿偏，則電壓表選___________,電阻箱選___________（都填寫

字母序號）。

（2）請根據(jù)所選器材在方框內(nèi)畫出電路圖___________o

（3）實驗步驟如下:

①按電路圖連接電路（為電路安全，先將電阻箱的電阻調(diào)到最大值）；

②閉合開關(guān)S,多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電壓表的示數(shù)U和電阻箱相應(yīng)的阻值凡并計算出對應(yīng)的、與看的

值，若以上?為縱坐標，、為橫坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪得如圖圖線，則圖線的斜率為A」（結(jié)

果保留2位有效數(shù)字）；

③由圖計算得出水果電池的電動勢￡=V,內(nèi)阻『C（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）。

r^n

【答案】BD-~lz^-1~~2.0x1030.591.9X103

Y—

【解析】(DU]該電池的電動勢約為iv,說明電壓表應(yīng)選擇量程為IV,故選B。

⑵通過計算可知電池的內(nèi)阻約為2000Q,若選擇最大阻值99.99。的電阻箱，則最大電壓也不會超過電表

滿偏讀數(shù)g，說明電阻箱只能選擇D。

(2)網(wǎng)本實驗的原理為伏箱法，故畫的電路圖為

p^-l

(3)[4]由圖像可知斜率為

2.70-1.701

=2.0xl03—

5X10-4AA

[5]⑹由閉合電路歐姆定律可知

U+—r=E

R

變形可得

1r11

—?=—?—+—

UERE

結(jié)合圖像可知

-=2.0xl03

E

-=1.7

E

聯(lián)立可得

E=0.59V.

15.具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的“殲-10”飛機的橫空出世，證實了我國航空事業(yè)在飛速發(fā)展。而航空事業(yè)的發(fā)

展又離不開風(fēng)洞試驗，簡化模型如圖。所示，在光滑的水平軌道上停放相距”=10m的甲、乙兩車，其中

乙車是風(fēng)力驅(qū)動車。在彈射裝置使甲車獲得%=40m/s的瞬時速度向乙車運動的同時，乙車的風(fēng)洞開始工

作，將風(fēng)吹向固定在甲車上的擋風(fēng)板，從而使乙車獲得了速度，測繪裝置得到了甲、乙兩車的U-f圖象如

圖b所示，設(shè)兩車始終未相撞。

(1)若風(fēng)對甲、乙的作用力相等，求甲、乙兩車的質(zhì)量比；

(2)求兩車相距最近時的距離。

a

擋風(fēng)板4

3

//Z/Z////Z4//Z/ZZZ//

圖a圖(b)"°-°

【答案】(1)四=:；(2)4.0m

處乙3

【解析】(1)由題圖力可知：甲車的加速度大小

v-v

/=-0---=-

A￡

乙車的加速度大小

v-00

a7=-----="

八G

因為

/4pa甲=m乙a

解得

利乙3

(2)在。時刻，甲、乙兩車的速度相等，均為y=10m/s,此時兩車相距最近，對乙車有

對甲車有

y=/(0.4-t.)

可解得

八=0.3s

到速度相等時甲車的位移

s甲二%；v/)=7.5m

乙車的位移

V,u

s乙=—/j=1.5m

兩車相距最近的距離為

$min="+5乙一$甲=4.0m

16.如圖，輕彈簧放在水平面上，左端固定，右端與放置在水平面上質(zhì)量〃-1kg的小滑塊甲接觸(不相連),

彈簧處于原長時甲位于。點。在水平面的8點處平滑連接一足夠長的斜面，間的距離g1m。現(xiàn)用外力

將甲緩慢向左移動1m到A點，此時彈簧的彈性勢能為Ep=14.5J。撤去外力，甲彈出后在8點與質(zhì)量M=2kg

靜止的小滑塊乙發(fā)生彈性正碰，碰后甲乙恰好不再發(fā)生碰撞，且停在同一位置。己知兩滑塊與水平面、斜

面之間的動摩擦因數(shù)均為"=0.5,gm10m/s2,求：

(1)甲、乙碰撞前瞬間甲的速度大?。?/p>

(2)斜面的傾角的正切值tan。；

(3)把乙換成小滑塊丙，丙的質(zhì)量為1kg,與水平面、斜面之間的動摩擦因數(shù)均為4二05將丙靜止放在

OB間的。點，CO距離為x,仍將甲由A點靜止釋放，彈出后與丙相碰，碰后兩滑塊粘在一起運動，求它

們在軌道上到達的最大高度力與X之間的關(guān)系式。

【答案】(1)3m/s：(2)f；(3)當7m時，力=0：當0.7mvxWkn時，h=^-x-^-(yn)

664128

【解析】(1)設(shè)甲、乙第一次碰前甲的速度大小為從甲釋放到甲、乙第一次碰前，對甲根據(jù)動能定理

可得

E；,一=；6%2①

代入數(shù)據(jù)解得

%=3m/s

(2)設(shè)甲、乙第一次碰后的速度分別為小V2,根據(jù)動量守恒定理和機械能守恒定律可得

mv0=/wVj+MV2②

2

-i2+gMV2③

聯(lián)立②③式解得

匕

=-lm/s,v2=2m/s

碰后甲向左做勻減速直線運動，假設(shè)運動si后靜止，對甲根據(jù)動能定理有

-jumg-s[=0-—④

代入數(shù)據(jù)解得

A=O.lm

碰后乙沿斜面向上做勻減速運動，根據(jù)動能定理有

/?

-Mgh-〃MgcosO'=0--MV2⑤

sin。2

之后乙沿斜面向下做勻加速運動，追上甲時速度恰好為零，根據(jù)動能定理有

h

Mgh—〃Mgcos。,-"Mgs、=0⑥

sin。

聯(lián)立⑤⑥解得

5

tang=—

（3）從甲釋放到甲、丙第一次碰前，對日根據(jù)動能定理可得

Epfmg?2(d+x)=g叫2⑦

假設(shè)甲、丙碰后的速度為丫，根據(jù)動量守恒定理有

mvQ=2mv⑧

碰甲、丙沿斜面向上做勻減速運動，根據(jù)動能定理有

h1

-2mgh-R?2tng(d-x+cos0-------)=0------2mv2⑨

sin。2

聯(lián)立⑦⑧⑨可得

TA

64

is21

令。=一x------=0,可得

64128

x=0.7m

故/?與彳之間的關(guān)系式為

當xWO.7m時，/?=0

15?!

當0.7III<ISlui時，h=—A-----(m)

64128

17.如圖甲所示，彎折成90。角的兩根足夠長金屬導(dǎo)軌平行放置，形成左、右兩導(dǎo)軌平面，左導(dǎo)軌平面與水

平面成53。角，右導(dǎo)軌平面與水平面成37。角，兩導(dǎo)軌相距L=0.2m,電阻不計。質(zhì)量均為6=。1kg,電

阻均為R=0.1。的金屬桿時、〃與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，金屬桿與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為

4=0.5,整個裝置處于磁感應(yīng)強度大小為3=LOT,方向平行于左導(dǎo)軌平面且垂直右導(dǎo)軌平面向上的勻強

磁場中。，=0時刻開始，a力桿以初速度？沿右導(dǎo)軌平面下滑。/=ls時刻開始，對油桿施加一垂直a。桿且

平行右導(dǎo)軌平面向下的力凡使他開始做勻加速直線運動。cd桿運動的u—f圖象如圖乙所示(其中第1s,

第3s為圖線為直線)。若兩桿下滑過程均保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，g取10m/s2,sin370=0.6,cos370=0.8o

求：

(1)。匕桿的初速度匕。

⑵若第2s內(nèi)力廠所做的功為9J,求第2s內(nèi)cd桿所產(chǎn)生的焦耳熱。

【答窠】⑴lm/s；(2)3J

【解析】(1)對〃桿，由Lf圖象得

Av4

m/s2=4m/s2

由牛頓第二定律得

mgsin53°—〃7gcos53'+^^)=ma}

解得

FN=0.2N

對"桿，感應(yīng)電動勢

E=BL\\

電流

E

2R

4桿的安培力

=BIL=

2R

解得

匕=1m/s

（2）由題意和IT圖象得得第3s內(nèi)cd的加速度

2

a2=-4m/s

設(shè)2s時油桿的速度為小對cd桿，由牛頓第二定律得

."（0入夕九八

mgsin53一〃mgcos53+------=ma

I2R）2

解得

v2=9m/s

有運動學(xué)知識得2s內(nèi)ab桿的位移

x.=—匕—十%=5Um

22

由動能定理得

%+%+叼+叫叫2

而

WF=9J,WG=mgx2sin37°,Wf=一川ng%cos37°,一町=22C（/

解得

2d=3J

（二）選考題：共15分。請考生從2道物理題中任選一題作答。如果多做，則按所做的第一題計分。

18.[物理---選修3-3]（15分）

（1）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)。開始按箭頭所示經(jīng)一系列狀態(tài)變化又回到狀態(tài)"，由圖可知:

氣體在a、b、c三個狀態(tài)的密度p八僅、△的大小關(guān)系是,氣體分子的平均動能反八Ekb,EM的大

小關(guān)系是o在此過程中，氣體（選填”從外界吸收”或"向外界放出“）熱量。

［答案】pap后PcEk=Ekc<E處從外界吸收

【解析】［1］由圖示圖象可知，氣體體積關(guān)系為

匕<%=?

氣體的質(zhì)量一定，則密度關(guān)系為旦=4。

⑵由理想氣體狀態(tài)方程學(xué)二C可知，氣體溫度，=號，氣體在各狀態(tài)時的溫度為

1.5x10sx0.250.375xlO5

T

u~~c—C~

,2.5xlO5x0.751.875xl05

￡=-E—=一^

T0.5xio5x0.750.375xio5

L=---------------------=-----------------

「cCC

則q=q<q，溫度越高，分子平均動能越大，則分子平均動能間的關(guān)系為

心,一耳cV%

⑶在該過程中取如圖所示d點

從，到d過程，氣體對外界做功

%=2"

從d到a過程，外界對氣體做功

由圖可知，從〃到d過程的平均壓強大于從d到〃過程的平均壓強，即

2〉%

體積變化AV相同，故叫〉叱勿，從a又回到。，溫度不變，內(nèi)能不變，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體從

外界吸收熱量。

（2）如圖所示，有一豎直放置的圓筒，導(dǎo)熱性能良好，兩端開口且足夠長，它由m。兩段粗細不同的部

分連接而成，橫截面積分別為2S、S兩活塞A、B的質(zhì)量分別為2〃?、小，用長為6不可伸長的輕繩相連，

把一定質(zhì)量的氣體密封在兩活塞之間，活塞靜止在圖示位置。已知外界大氣壓強為po,被密封氣體可視為

理想氣體，外界環(huán)境溫度不變，忽略活塞與圓筒之間的摩擦，重力加速度為g,求：

（1）圖示位置輕繩拉力的大??；

（2）若剪斷輕繩，最終穩(wěn)定時圓筒內(nèi)密封氣體的體積。

A

b

B

3(pS^-3mg)ls

【答案】(1)F-4〃7g；(2)V=0

TPQS-mg

【解析】（1）設(shè)密封氣體的壓強為P，對兩活塞整體受力分析如圖1所示，由平衡條件可得

丹?2S+2mg+pS+mg=p?2S+p°S

P0?2S

對活塞B受力分析，如圖2所示，由平衡條件得:

pS+mg=FT+PQS

解得

P=P0+蹩

J

FT=4mg

（2）設(shè)最終穩(wěn)定時密封氣體的壓強為“，以活塞B為研究對象可得

p'S+mg=poS

以密封氣體為研究對象，由玻意耳定律可得

（R+W）（/2S+/S）=//V

聯(lián)立可得

V=3(p()S+3〃zg)/s

PoS-mg

19.[物理——選修3~4]（15分）

（1）物理實驗室新進來一批由某種透明材料做成的棱鏡，其橫截面由一直角三角形和一半徑為R的,圓柱

4